Ảnh hưởng của quá trình đối lưu đến thành phần đồng vị (δ¹⁸O và δD) của mưa và hơi nước trong vùng nhiệt đới: 2. Diễn giải vật lý của hiệu ứng lượng mưa

Trong vùng nhiệt đới, tỷ lệ đồng vị nặng của nước trong lượng mưa tỉ lệ nghịch với lượng mưa. Các quá trình vật lý nằm sau hiệu ứng lượng mưa này vẫn chưa được hiểu rõ và định lượng đầy đủ. Trong nghiên cứu này, các đồng vị bền của nước (H₂¹⁸O và HDO) đã được đưa vào một mô hình cột đơn bao gồm cả thông số đối lưu Emanuel. Chúng tôi điều tra các quá trình vật lý lien quan đến hiệu ứng lượng mưa và đề xuất một phương pháp luận để định lượng đóng góp tương đối của chúng. Chúng tôi tập trung vào các quá trình đối lưu, vì khuôn khổ lý tưởng của các mô hình cột đơn không cho phép chúng tôi xem xét ảnh hưởng của vận chuyển ngang quy mô lớn của khối không khí có chữ ký đồng vị khác nhau. Chúng tôi chỉ ra rằng hai loại quá trình chủ yếu giải thích hiệu ứng lượng mưa là: thứ nhất, tái bay hơi của mưa rơi và các trao đổi khuếch tán với hơi nước xung quanh; thứ hai, tái tuần hoàn hơi nước lớp dưới mây nuôi hệ thống đối lưu bằng các dòng đối lưu. Điều này làm nổi bật tầm quan trọng của việc thể hiện chi tiết các quá trình bay hơi mưa để mô phỏng chính xác thành phần đồng vị của lượng mưa trong vùng nhiệt đới. Sự biến đổi của thành phần đồng vị trên các khung thời gian khác nhau (từ vài ngày đến vài tháng) cũng được nghiên cứu bằng một minh hoạ một chiều của chiến dịch thực nghiệm Phản ứng Không khí - Đại dương kết hợp Toàn cầu Nhiệt đới (TOGA-COARE). Hiệu ứng lượng mưa được quan sát rõ nhất ở khoảng thời gian nội mùa hoặc dài hơn. Thời gian mà hoạt động đối lưu ảnh hưởng đáng kể đến thành phần đồng vị của lượng mưa liên quan đến thời gian lưu trú của nước trong các bể chứa khí quyển.